FR3026269A1 - PICOT RADIATOR AND ASSOCIATED DEVICE - Google Patents

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Abstract

Le domaine général de l'invention est celui des radiateurs destinés à la climatisation d'un ou de plusieurs composants, ledit radiateur (1) comprenant un support (10) et des moyens de climatisation. Le radiateur selon l'invention comporte un support réalisé en matériau thermoplastique et les moyens de climatisation sont une pluralité de picots (11) de type picots électroniques, les têtes (14) des picots étant enchâssées dans le dit support de façon à être au contact ou au voisinage du ou des composants lorsque le radiateur est monté sur le ou lesdits composants. Les picots peuvent être de différentes matières, de différentes formes ou de différentes tailles. Il existe différentes configurations possibles desdits picots. Le matériau thermoplastique peut être rigide ou souple.The general field of the invention is that of radiators for the air conditioning of one or more components, said radiator (1) comprising a support (10) and air conditioning means. The radiator according to the invention comprises a support made of thermoplastic material and the air conditioning means are a plurality of pins (11) of the electronic pin type, the heads (14) of the pins being embedded in said support so as to be in contact or in the vicinity of the component or components when the radiator is mounted on the one or more components. The pins may be of different materials, shapes or sizes. There are different possible configurations of said pins. The thermoplastic material can be rigid or flexible.

Description

Radiateur à picots et dispositif associé Le domaine de l'invention est celui des radiateurs destinés à climatiser de petits composants. Le domaine plus particulier de l'invention est celui de l'électronique.The field of the invention is that of radiators for cooling small components. The more particular field of the invention is that of electronics.

Dans un certain nombre d'applications, des composants fragiles nécessitent un capot de protection. C'est notamment le cas de certains composants électroniques. Ces capots sont généralement à base de matrices thermoplastiques ou de composites. Ces composants peuvent également nécessiter d'être climatisés.In a number of applications, fragile components require a protective cover. This is particularly the case of some electronic components. These covers are generally based on thermoplastic matrices or composites. These components may also need to be air conditioned.

C'est le cas des composants électroniques qui peuvent consommer une grande puissance électrique dans un petit volume. Pour climatiser un composant électronique ou non, il est nécessaire d'assurer le transfert thermique d'une zone chaude vers une zone froide au travers du capot de protection. Or, les matériaux mis en oeuvre en composite ou en injection thermoplastique ont des conductibilités thermiques extrêmement basses en comparaison des matériaux métalliques, les rendant impropres à des usages de radiateurs. Plusieurs solutions existent pour résoudre ce problème. On peut ouvrir la pièce thermoplastique et fixer un radiateur dans l'ouverture. On peut également faire pénétrer l'air dans la pièce thermoplastique au travers d'ouvertures et le faire circuler sur un radiateur ou directement sur les éléments à refroidir ou à réchauffer. Enfin, on peut ne pas utiliser de matière non conductrice thermiquement et protéger le composant par une pièce conductrice en aluminium ou en cuivre.This is the case of electronic components that can consume a large electrical power in a small volume. To air-condition an electronic component or not, it is necessary to ensure the heat transfer from a hot zone to a cold zone through the protective cover. However, the materials used in composite or thermoplastic injection have extremely low thermal conductivities in comparison with metallic materials, making them unfit for radiator applications. Several solutions exist to solve this problem. The thermoplastic part can be opened and a radiator fixed in the opening. It is also possible to introduce air into the thermoplastic part through openings and circulate it on a radiator or directly on the elements to be cooled or heated. Finally, one can not use thermally non-conductive material and protect the component by a conductive part made of aluminum or copper.

Toutes ces solutions présentent tout ou partie des inconvénients suivants : Etanchéité à l'air difficile à assurer ; Surcoût important dû à la mise en oeuvre de deux procédés différents nécessitant des opérations de montage supplémentaires ; Augmentation signification de la masse du capot.All these solutions have all or some of the following disadvantages: airtightness difficult to ensure; High additional cost due to the implementation of two different processes requiring additional assembly operations; Increase meaning of the mass of the hood.

Le radiateur selon l'invention ne présente pas ces inconvénients. Il permet de réaliser simplement en une seule opération un radiateur efficace et performant tout en conservant la matrice thermoplastique. Le coeur de l'invention est de positionner des picots de climatisation dans le moule d'injection du capot de protection en automatique, les picots étant positionnés de la même manière que d'autres inserts métalliques puis de surmouler ces picots de climatisation, c'est à dire de les rendre solidaires de la pièce injectée. Plus précisément, l'invention a pour objet un radiateur destiné à la 10 climatisation d'un ou de plusieurs composants, ledit radiateur comprenant un support et des moyens de climatisation, caractérisé en ce que le support est réalisé en matériau thermoplastique et en ce que lesdits moyens de climatisation sont une pluralité de picots de type picots électroniques, les têtes des picots étant enchâssées dans le dit support de façon à être au 15 contact ou au voisinage du ou des composants lorsque le radiateur est monté sur le ou lesdits composants. Avantageusement, les picots sont tous de même matière et/ou de même taille ou sont de matière différente et/ou de taille et/ou de forme différente.The radiator according to the invention does not have these disadvantages. It allows to realize simply in a single operation an effective and efficient radiator while retaining the thermoplastic matrix. The heart of the invention is to position air conditioning pins in the injection mold of the protective cover automatically, the pins being positioned in the same manner as other metal inserts and overmoulding these air conditioning pins, it ie to make them integral with the injected part. More specifically, the subject of the invention is a radiator intended for the air-conditioning of one or more components, said radiator comprising a support and air-conditioning means, characterized in that the support is made of thermoplastic material and that said air conditioning means are a plurality of pins of the electronic pin type, the heads of the pins being encased in said support so as to be in contact with or in the vicinity of the component or components when the radiator is mounted on the one or more components. Advantageously, the pins are all the same material and / or the same size or are of different material and / or size and / or different shape.

20 Avantageusement, une partie ou la totalité des picots sont des caloducs ou des picots à effet Peltier. Avantageusement, les pointes des picots sont toutes perpendiculaires à la sui-face du support où les têtes des picots sont enchâssées.Advantageously, some or all of the pins are heat pipes or pegs with Peltier effect. Advantageously, the points of the pins are all perpendicular to the next surface of the support where the heads of the pins are embedded.

25 Avantageusement, une partie ou la totalité des pointes des picots sont inclinées par rapport à la surface du support où les têtes des picots sont enchâssées. Avantageusement, le support est réalisé en matériau thermoplastique souple.Advantageously, some or all of the pins of the pins are inclined relative to the surface of the support where the heads of the pins are embedded. Advantageously, the support is made of flexible thermoplastic material.

30 Avantageusement, le radiateur comporte une pièce en matériau conducteur de la chaleur disposée en totalité ou en partie sous les têtes des picots. L'invention concerne également un dispositif comportant au moins un composant à climatiser et un radiateur tel que décrit ci-dessus.Advantageously, the radiator comprises a piece of heat-conducting material disposed wholly or partly beneath the heads of the pins. The invention also relates to a device comprising at least one component to be conditioned and a radiator as described above.

35 Avantageusement, le dispositif est du type électronique. L'invention concerne également le procédé de réalisation du radiateur précédent, le support étant réalisé par moulage, les picots étant disposés dans le moule avant l'opération d'injection du matériau 5 thermoplastique. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et grâce aux figures annexées parmi lesquelles : 10 La figure 1 représente une vue en coupe d'un radiateur selon l'invention ; La figure 2 représente un dispositif comportant un ensemble de composants surmontés d'un radiateur selon l'invention ; La figure 3 représente une variante de réalisation des picots selon 15 l'invention. A titre d'exemple non limitatif, la figure 1 représente une vue en coupe d'un radiateur 1 selon l'invention. Il comporte une pièce support en matériau thermoplastique 10 dans laquelle sont surmoulés des picots 11 qui 20 vont servir à la climatisation d'un ou de plusieurs composants. On entend par climatisation d'un composant la possibilité soit de le refroidir soit de le réchauffer. Dans le cas des figures 1 et 2, le radiateur est adapté pour climatiser deux composants 12 et 13 de tailles et de formes différentes. Bien entendu, on peut faire varier le nombre, la forme et la taille des composants.Advantageously, the device is of the electronic type. The invention also relates to the method of producing the preceding radiator, the support being made by molding, the pins being arranged in the mold before the injection operation of the thermoplastic material. The invention will be better understood and other advantages will become apparent on reading the following description, given by way of nonlimiting example, and with reference to the appended figures in which: FIG. 1 represents a sectional view of a radiator according to FIG. invention; FIG. 2 represents a device comprising a set of components surmounted by a radiator according to the invention; Figure 3 shows an alternative embodiment of the pins according to the invention. By way of non-limiting example, Figure 1 shows a sectional view of a radiator 1 according to the invention. It comprises a support piece made of thermoplastic material 10 in which are molded pins 11 which will serve for the air conditioning of one or more components. The term "air-conditioning" of a component means the possibility of cooling it or heating it. In the case of Figures 1 and 2, the radiator is adapted to cool two components 12 and 13 of different sizes and shapes. Of course, the number, shape and size of the components can be varied.

25 Chaque picot comporte une tête 14 et une pointe 15. Les têtes sont enchâssées ou surmoulées dans la pièce support de façon qu'elles affleurent la ou les parois internes 16 de la pièce support. Ainsi, comme on le voit sur la figure 2, une fois que le radiateur 1 est monté sur le ou les composants à climatiser, ces têtes de picot se trouvent au contact des 30 surfaces supérieures des composants 12 et 13. La pièce thermoplastique 10 est adaptée à la forme du composant ou des composants à refroidir comme on le voit sur la figure 2. Eventuellement, une interface carbone ou un drain carbone 17 peut être disposé entre le composant à refroidir et les picots, ce qui permet d'homogénéiser la température sur une grande surface de composant et un nombre de picots important. La taille, la forme, la matière et la répartition des picots sont adaptés aux composants à climatiser. On peut, comme on le voit sur les figures 1 et 2, mélanger des picots 11 et 11 bis de différente taille. On peut également avoir des picots de différente matière. Ainsi, on peut disposer des picots en cuivre à côté de picots en aluminium. Comme on le voit sur la figure 3, les pointes des picots ne sont pas nécessairement perpendiculaires à la surface du support qui les porte. Il est possible de les incliner. On diminue ainsi l'encombrement tout en conservant la même surface d'échange. Il faut veiller à adapter la forme de la pièce support de façon que l'inclinaison des picots permette le démoulage. Ainsi, sur la figure 3, les parois de la pièce support 10 sont inclinées. On peut utiliser des picots « passifs » métalliques, la climatisation 15 est uniquement assurée par la conductibilité thermique des picots. On peut également utiliser des picots à caloduc ou à effet Peltier. Dans ce dernier cas, le radiateur nécessite une alimentation électrique. De façon générale, le support étant réalisé en matériau thermoplastique, il n'y a pas de problèmes de compatibilité galvanique entre les différents types de picots, laissant ainsi 20 une grande liberté de mise en oeuvre. La pièce thermoplastique peut être rigide ou être réalisée en matériau souple de type élastomère. On peut ainsi créer une enveloppe souple pouvant parfaitement épouser la zone à climatiser.Each pin has a head 14 and a tip 15. The heads are embedded or overmolded in the support piece so that they are flush with the inner wall (s) 16 of the support piece. Thus, as seen in FIG. 2, once the radiator 1 is mounted on the component or components to be conditioned, these pin heads are in contact with the upper surfaces of the components 12 and 13. The thermoplastic part 10 is adapted to the shape of the component or components to be cooled as seen in Figure 2. Optionally, a carbon interface or a carbon drain 17 may be disposed between the component to be cooled and the pins, which makes it possible to homogenize the temperature on a large component area and a large number of pins. The size, shape, material and distribution of the pins are adapted to the components to be air conditioned. It is possible, as seen in Figures 1 and 2, to mix pins 11 and 11 bis of different sizes. One can also have pimples of different material. Thus, the copper pins can be arranged next to aluminum pins. As seen in Figure 3, the tips of the pins are not necessarily perpendicular to the surface of the support that carries them. It is possible to tilt them. This reduces the bulk while maintaining the same exchange surface. Care must be taken to adapt the shape of the support piece so that the inclination of the pins allows demolding. Thus, in FIG. 3, the walls of the support part 10 are inclined. It is possible to use "passive" metal pins, the air conditioning 15 is only ensured by the thermal conductivity of the pins. It is also possible to use heat pipe or Peltier effect pins. In the latter case, the radiator requires a power supply. In general, the support being made of thermoplastic material, there is no problem of galvanic compatibility between the different types of pins, thus leaving a great freedom of implementation. The thermoplastic part may be rigid or be made of flexible elastomer material. One can thus create a flexible envelope that can perfectly marry the area to be air conditioned.

25 On peut utiliser, pour la mise en place dans le moule des picots de climatisation, des systèmes automatiques déjà utilisés et parfaitement maîtrisés pour la dépose des inserts de fixation. Pour de petites séries, un placement et une fixation des picots à chaud ou par ultrasons peut être effectuée.It is possible to use, for the introduction into the mold of the air conditioning pins, automatic systems already used and perfectly controlled for the removal of the fastening inserts. For small series, placement and fixation of hot or ultrasonic pimples can be performed.

30 Les avantages du radiateur selon l'invention sont les suivants : Obtention par moulage de formes de radiateur complexes ; Choix important de dispositions des picots de climatisation ; Choix important de forme, de taille, de matériaux des picots de 35 climatisation ; Possibilité d'utiliser des picots à caloducs ou à effet Peltier pour obtenir de grandes efficacités thermiques ; Réduction de la masse du radiateur ; Réduction du coût du radiateur ; Grande précision des assemblages liée au procédé de réalisation ; Etanchéité à l'air parfaite ; Possibilité d'utiliser des supports souples en élastomère, permettant d'épouser simplement des formes variées de zones à refroidir. On peut ainsi totalement entourer une pièce cylindrique.The advantages of the radiator according to the invention are as follows: Molding of complex radiator shapes; Important choice of provisions of air conditioning spikes; Important choice of shape, size, materials of air conditioning spikes; Possibility of using heat pipe or Peltier pin to achieve high thermal efficiencies; Reduction of the mass of the radiator; Reduction of the cost of the radiator; High precision of the assemblies related to the production method; Perfect air tightness; Possibility of using flexible elastomer supports, allowing to simply marry various forms of areas to be cooled. It is thus possible to completely surround a cylindrical piece.

Claims (7)

REVENDICATIONS1. Radiateur (1) destiné à la climatisation d'un ou de plusieurs composants (12, 13), ledit radiateur comprenant un support (10) et des moyens de climatisation, caractérisé en ce que le support est réalisé en matériau thermoplastique et en ce que lesdits moyens de climatisation sont une pluralité de picots (11) de type picots électroniques, les têtes (14) des picots étant enchâssées dans le dit 10 support de façon à être au contact ou au voisinage du ou des composants (12, 13) lorsque le radiateur est monté sur le ou lesdits composants.REVENDICATIONS1. Radiator (1) for the air conditioning of one or more components (12, 13), said radiator comprising a support (10) and air conditioning means, characterized in that the support is made of thermoplastic material and that said air conditioning means are a plurality of pins (11) of the electronic pin type, the heads (14) of the pins being encased in said support so as to be in contact with or in the vicinity of the component (s) (12, 13) when the radiator is mounted on the one or more components. 2. Radiateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les picots (11) sont tous de même matière et/ou de même taille.2. Radiator according to claim 1, characterized in that the pins (11) are all the same material and / or the same size. 3. Radiateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les picots (11) sont de matière différente et/ou de taille et/ou de forme différente. 203. Radiator according to claim 1, characterized in that the pins (11) are of different material and / or size and / or different shape. 20 4. Radiateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une partie ou la totalité des picots (11) sont des caloducs ou des picots à effet Peltier. 254. Radiator according to claim 1, characterized in that part or all of the pins (11) are heat pipes or pegs Peltier effect. 25 5. Radiateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pointes (15) des picots (11) sont toutes perpendiculaires à la surface du support où les têtes des picots sont enchâssées.5. Radiator according to claim 1, characterized in that the tips (15) of the pins (11) are all perpendicular to the surface of the support where the heads of the pins are embedded. 6. Radiateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une 30 partie ou la totalité des pointes des picots (11) sont inclinées par rapport à la surface du support où les têtes des picots sont enchâssées.6. Radiator according to claim 1, characterized in that some or all of the tips of the pins (11) are inclined relative to the surface of the support where the heads of the pins are embedded. 7. Radiateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le 35 support est réalisé en matériau thermoplastique souple.. Radiateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le radiateur comporte une pièce (17) en matériau conducteur de la chaleur disposée en totalité ou en partie sous les têtes des picots. 9. Dispositif comportant au moins un composant à climatiser et un radiateur, caractérisé en ce que ledit radiateur est selon l'une des revendications précédentes. 10 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif est du type électronique. 11. Procédé de réalisation d'un radiateur selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le support est réalisé par 15 moulage, les picots étant disposés dans le moule avant l'opération d'injection du matériau thermoplastique.7. Radiator according to claim 1, characterized in that the support is made of flexible thermoplastic material. Radiator according to claim 1, characterized in that the radiator comprises a part (17) of heat-conducting material arranged in full or partly under the heads of the spikes. 9. Device comprising at least one component to be conditioned and a radiator, characterized in that said radiator is according to one of the preceding claims. 10. Device according to claim 9, characterized in that the device is of the electronic type. 11. A method of producing a radiator according to one of claims 1 to 8, characterized in that the support is made by molding, the pins being arranged in the mold before the injection operation of the thermoplastic material.
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